谈分布式光伏电站充电桩设计

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摘要：分布式光伏发电站有效摆脱了地理位置的限制，有效的将分散的太阳能转换成为电能。本文主要围绕分布式光伏电站充电桩的设计分析而展开。

关键词：分布式光伏电站；充电桩；设计分析

1光伏电站概述

光伏电站虽在上个世纪就已被应用，但受制造成本昂贵等因素限制并没有在大范围程度上投入生产使用，主要在航空领域中发挥作用。在科技发展的背景下，光伏电站也逐渐被应用到了通信和建筑等多个领域中，并达到了良好的社会效果。理论上可将光伏系统分为两种层次：一是离网形式，即与电网无电气连接的系统，这种应用系统因成本较低、电能质量不高等问题，主要应用在经济条件发展较为落后的偏远地区山村等，或是一些电力网状系统普及不全面的地点；二是并网形式，即与电网直接相连的光伏系统，在这种运行模式下，供电部门根据光伏系统与电网运行情况对集中和分布式管理进行精确预调节，进而保证工作效率和产品的质量安全保障系数[1]。

2明确工作环节，强化光伏发电系统设计

光伏发电系统主要是由采集电路、光伏电池及驱动电池等多个零件工作组成的，不同零件的工作属性和工作性能存在一定差异，受设计人员对零件功能掌握程度不高等多种因素影响，导致光伏发电系统的设计难以在最大限度上保证光伏发电系统的安全可靠性，因此需从明确设计工作步骤和流程的角度切实提高工作效率，保证光伏发电系统的设计正确，进而才能保证在投运后获得稳定的电源供应。例如保证设计工作流程的科学合理性，首先需设计人员掌握相关设备原理，合理设计相关主接线，保证在光伏发电系统正常运行时对光伏发电设备在正常稳定的工作状态下产生的电压和电流情况进行收集和数据反馈，将运行数据进行记录和保存。对光伏发电系统的控制系统设计的核心是控制逻辑。在正式开展设计工作前需就主控芯片的工作性能和设备等进行评测，在评测过程中如发现主控芯片在长期工作运行状态下性能与标准指标存在差异，需将情况及时反馈并重新选型进而保证主控芯片的工作效率和精准度[2]。在光伏发电过程中，主控芯片将采集的相关数据信息进行计算，确定出PWM的脉冲比例，从而控制输出电压。在这过程中如脉冲比例与正常情况下脉冲比例存在较大出入，首先需对主控系统进行检查，在最大限度上降低计算问题对整体流程的影响程度。

3提高设备管理，保证控制系统设计

控制系统直接影响着光伏发电系统的安全运行，如图1控制芯片作为整体控制系统的核心，需设计人员加强对控制芯片的重视程度，保证质量，防止因为制芯片质量问题影响到整个控制系统。在控制系统的工作过程中包含多个设备的设置，需切实根据不同设备工作属性对工作流程进行合理设计。例如Cortex-M3型号控制芯片，不仅包括两个ADC，同时每一个ADC与16个模拟器相连产生对应效应，该种控制芯片同时具有两个高级阶段的定时器、两个基础性质的定时器及九个通信通口，这些组件通过彼此间的有机配合和组装可有效提高控制芯片的延展性和实时应用性。控制器在控制系统中大多是指STM32型号的系统，其总体结构框架由电源和电路共同构成，就电路属性和性能的差异可将其分复位电路和震荡电路，这种控制器的电压接口在最大限度上可承受较低电压，在设计环节中需提高对接口电压测量的重视程度，避免电压过高导致控制器的内部结构遭到破坏。在控制器的内部结构之中，VDD和VSS间一般还可再加入一个电容器，起到缓冲的效果[3]。考虑到控制芯片彼此间的距离较近，因此在特殊情况下补充的电容器也可起到临时电源的作用为缺乏电量的芯片进行充电，保证设备的正常稳定工作状态，虽然电容器可起到临时电源作用，但受到续航能力较低的影响，需及时调整进而保证芯片的电源供应。一般情况下，控制系统的显示屏幕大多数采用的接口引线都是16位的数据线，作为获取外源信息的主要途径和方式，有着高效的数据传输系统，可以明显提高工作效率。

4提高监控防范力度，保证稳压电路设计

稳压电路即直流母线对应的稳压电路，在设计环节中需对设备的内部结构进行分析判断，以此来寻求出更加高效、耗能更低的设计方案。稳压电路的设计效果会直接影响到充电桩在运行状态下的安全操作系数，需充分提高对稳压电路进行合理化设计的重视程度。因此需要提高监控力度，当发现电源电压出现问题时及时解决，以此来尽量降低影响。例如合理设计转换器，进而增强对电路运行过程中稳定性的控制程度，然后将稳压电路的主要电力来源选定为交流电，在实际操作过程中根据电路的工作情况灵活选用设备，如全桥电路、CSR整流器等。但在正式选用设备前需对设备进行测评，可将设计人员进行分组，分别对不同型号的设备就寿命时间、电压的最大承受程度、稳压效果等多种方面进行测评，并将测评中获得的数据信息归纳和统一反馈，通过折线图的方式将多种设备的数据反集中到一起，进而可更加形象具体地分析出不同设备间存在的相似点和差异性，可更加有效地针对实际工作环境选择出适宜的设备。结果数据表明应用效果最好的是VIENNA整流器，其内部结构中相比其他设备更加简易，综合性质高，可在很大程度上降低电源无效损耗的影响程度，在应用这种整流器的背景下电路设计相对简单，可应用性强。此外电源电压的稳定对设备的使用有着直接影响，可在稳压电路中的输出口端增加传感器的设备，应用传感器可在今后的运行中实现对直流电压的监控。在监控过程中如果直流电压出现异常情况，需及时对电源电压进行控制，降低电源损耗。

5技术培训，跟踪软件设计

充电桩在工作中采集的主要参数是充电桩承受的最大功率，对最大功率的监控能起到有效提高充电桩运行过程中的安全系数。跟踪软件设计也显得尤为重要。一般情况，充电桩在正常运行工作状态下会发生不同程度的震荡，会对充电桩的使用和维护造成影响，安全得不到保证。在这种情况下需增设算法，在最大限度上发挥跟踪软件的安装和应用效果。例如可在跟踪软件中增加一个MPPT算法，将对充电桩发生震荡过程中的强烈程度进行判定作为算法的核心内容，然后将数据内容进行汇总和分析。如发现震荡程度较大，需联系厂家及时采取补救措施，但如果程度较小、在可控范围之内则可忽略不计。

6结语

目前使用的大部分分布式光伏电站充电桩仍处在初级发展阶段，其设计工作和运行维护在实际应用过程中仍存在不少问题，但通过细化设计流程、提高设计人员的技术水平，可有效提高分布式光伏电站充电桩利用效率。

参考文献

[1]王梦珂,刘峰,等.基于区块链充电桩的分布式能源解决方案[J].智能电网,2019,5.

[2]杨晓宇.基于区块链的分布式能源调度与多元用户交易方法研究[D].郑州大学,2019.

[3]平健,严正,等.基于区块链的分布式能源交易市场信用风险管理方法[J].中国电机工程学报,2019,24.

作者：杨超 张武焱 单位：湖北省电力勘测设计院有限公司